Erosin hdrica y uso de la radiacin solar por especies forrajeras en la cuenca del ro Coxcacoaco, MxicoP. Betancourt Y1B. Figueroa S2C. Ortiz S21Instituto Nacional de Investigaciones Agrcolas. INIA-Lara. Km 7 va Barquisimeto-Duaca. Apartado postal 592. Barquisimeto estado Lara. Venezuela. Email: pbetancourt@inia.gov.ve2Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrcolas. Instituto de Recursos Naturales. Km 35,5 carretera Mxico-Texcoco. Montecillo estado de Mxico, MxicoResumenEl objetivo del presente trabajo fue simular mediante el programa EPIC (Erosion Productivity Impact Calculator) la erosin hdrica, el uso de la radiacin solar y el rendimiento en materia seca de tres especies forrajeras de uso comn en la cuenca del ro Coxcacoaco en el estado de Mxico. Para ello se utilizaron dos gramneas pasto rhodes (Chloris gayana) y pasto nativo (Hilaria cenchroides) y una leguminosa, alfalfa (Medicago sativa), en suelos clasificados como Lithic Ustorthents.Se calcul inicialmente el rendimiento en materia seca de las especies durante cinco meses as como tambin se realizaron estimaciones de la erosin hdrica mediante la Ecuacin Universal de Prdidas de Suelo. Posteriormente mediante el EPIC se realizaron simulaciones del uso de la radiacin solar, erosin hdrica y rendimiento de las especies mencionadas. Los resultados indican que en las condiciones propias de esta cuenca, el pasto rhodes es el ms eficiente en el uso de la radiacin solar con valores de 28,25 y 33,68% superiores a los obtenidos en el pasto nativo y alfalfa, respectivamente. Por otro lado, se comprob que el EPIC tiende a subestimar el uso de la radiacin solar y a sobreestimar la erosin hdrica, sin embargo, en condiciones de cobertura total del suelo, efecta una excelente simulacin del rendimiento en materia seca de estas especies forrajeras.Palabras clave:EPIC, simulacin, prdidas de suelo, radiacin solar, pastos.Water erosion and solar radiation use for forage species in the Coxcacoaco river basin, MexicoAbstractIn order to evaluate the advantages of using EPIC program (Erosion Productivity Impact Calculator) on simulation of solar radiation use, water erosion and dry matter yield of three forage species, a trial was carried out in Coxcacoaco river basin of Mexico state. Two grasses (Chloris gayanaandHilaria cenchroides) and one legume, alfalfa (Medicago sativa) were evaluated for dry matter yield in soils classified as Lithic Usthorthents. Dry matter yield was calculated in plots for 5 months and water erosion estimated by Universal Soil Loss Equation. Later simulation of solar radiation use, water erosion and dry matter yield of the same species were evaluated using EPIC program. Results showed that under conditions of this area, Rhodes grass (Chloris gayana) was most efficient in solar radiation use with values of 28.25 and 33.68% higher to found in native grass (Hilaria cenchroides) and alfalfa (Medicago sativa), respectively. On the other hand, results showed that EPIC program tends to underestimate solar radiation use and to overestimate water erosion with this species. However, under total soil covering conditions, the program is an excellent dry matter yield simulator with this species.Key words:EPIC, simulation, soil losses, solar radiation, grasses.Recibido el 8-12-2003Aceptado el 30-4-2004IntroduccinLa simulacin ha sido una herramienta utilizada en el avance de los conocimientos agrcolas tiles para la toma de decisiones y para que los agricultores puedan probar, con mnimo riesgo, diversas alternativas de manejo (2). La necesidad de evaluar los cambios de uso y manejo del suelo, as como la productividad de los cultivos, ha llevado a recurrir con ms frecuencia al uso de modelos de simulacin por ser ms econmicos que realizar mediciones reales, adems se evita modificar elambiente (14). Entre estos modelos, el EPIC (Erosion Productivity Impact Calculator) es muy utilizado para simular prdidas de suelo y productividad de los cultivos (9). Este modelo puede ser utilizado por los planificadores para establecer las metas de control de la erosin en funcin de las tcnicas de conservacin y productividad actual de los cultivos. Adems, el componente climtico del EPIC es capaz de generar precipitacin, temperatura y radiacin solar para largas series de tiempo (14). En el estado de Mxico, la ganadera sirve de sustento a muchas comunidades campesinas y en la regin geogrfica donde se realiz el estudio la fuente de alimentacin ms importante son las pasturas de gramneas y leguminosas; aqu , las prdidas de suelo por erosin hdrica es una de las principales causas de la degradacin de los suelos y que reduce las alternativas de manejo de la cuenca (3). El rendimiento potencial de las plantas es funcin de la tasa de intercepcin y de la eficiencia en el uso de la radiacin solar para convertir el dixido de carbono en materia seca (17), de aqu la importancia de conocer, mediante simulacin, el comportamiento, frente a la radiacin solar, de la diferentes especies forrajeras ms utilizadas para la alimentacin de los rebaos en un sector del Este de la cuenca y estimar las prdidas potenciales de suelo por erosin hdrica, lo que constituye el propsito de este trabajo.Materiales y mtodosEste trabajo se realiz en la parte este de la cuenca del ro Coxcacoaco, localizada en el piedemonte de la Sierra Nevada, entre las coordenadas 19 2953 Norte y 98 4755 Oeste, en la poblacin de San Miguel Tlaixpan, estado de Mxico. La zona esta a 2550 msnm con temperatura media anual entre 12 y 18C con pendiente promedio del terreno de 10%.En 6 parcelas de 16 m cada una, se midi mensualmente la produccin de materia seca durante todo el perodo de lluvia (julio-octubre) de dos gramneas (Chloris gayanaeHilaria cenchroides) y una leguminosa (Medicago sativa). Para ello, se tomaron cuatro muestras de 0.1 m por parcela, mediante cortes a 5 cm de altura, utilizando un marco cuadrado de 50 cm x 20 cm. Luego de secarlo a la estufa a 60C se pes para obtener la cantidad de materia seca por unidad de rea.Se realiz una calicata de 105 cm de profundidad en el rea experimental, para estudiar el perfil y clasificar el suelo mediante la clave del USDA (12). La descripcin del perfil se realiz segn la metodologa de Cuanalo (4) con sus respectivos anlisis de laboratorio (15).Con los datos climticos del sector, utilizando el programa EPIC, se realiz el clculo de la radiacin solar y el ndice de rea foliar para cada especie forrajera. La radiacin fotosintticamente activa (PAR) interceptada se obtuvo a partir de la ley de Beer (5), utilizando los coeficientes de extincin de la luz de cada cultivo.IPAR= 0,5 x SR (1-e(-k x LAI))Donde: IPAR= Radiacin fotosintticamente activa interceptada (MJ m-2)SR= Radiacin solar global (MJ m dia-)K= Coeficiente de extincin de la luz del cultivo (adimensional)LAI= Indice de rea foliar (m m-)Con los datos de materia seca y con los de IPAR se calcul el uso eficiente de la radiacin (RUE) para cada una de las especies, la cual esta representada por la pendiente de la lnea recta que resulta de la relacin entre la produccin de materia seca y la intercepcin de la radiacin fotosintticamente activa (PAR).Utilizando la Ecuacin Universal de Prdidas de Suelo (A = R K L S C P) se calcul la erosin hdrica en cada parcela.donde:A: Prdidas de suelo anual (t ha-1)R: Erosividad de la lluvia (MJ mm ha-1h-1)K: Erosionabilidad del suelo (t ha h MJ-1mm-1ha-1)L: Longitud de la pendiente (adimensional)S: Grado de la pendiente (adimensional)C: Manejo de cultivo (adimensional)P: Prcticas mecnicas (adimensional)En la ecuacin el valor de R se calcul a partir de la metodologa de Richarson modificada (8). Los dems parmetros fueron calculados segn el manual de prdidas de suelo por erosin hdrica (6). Igualmente se procedi a simular la erosin hdrica mediante EPIC y ambos resultados fueron comparados. Para la simulacin de la erosin se utilizaron los datos del perfil de suelo descrito y el albedo del suelo se calcul mediante la frmula de Bauner (10).A = 0,6 / Exp (0,4 x MO)Donde: A = Albedo del sueloMO = Materia orgnica del suelo (%)Finalmente se procedi a simular mediante EPIC el rendimiento en materia seca de las tres especies forrajeras para los prximos 100 aos.Resultados y discusinClasificacin del sueloEl perfil present una capa superficial de 8 cm, correspondiente a un horizonte Ap, con evidencias de actividad faunstica. En esta capa se concentra la mayor cantidad de races, el mayor contenido de materia orgnica y presenta una estructura bien desarrollada de bloques subangulares. A partir de los 31 cm se observ parte del horizonte C y despus de los 41 cm se presenta un horizonte endurecido (cementado) denominado genticamente como Crt. En general todo el perfil present una densidad aparente alta, reflejando la dureza de este suelo. La coloracin de tonos oscuros en la parte superficial se fue convirtiendo en tonos pardos grisceos para terminar, en la parte ms profunda, con una coloracin de tonos amarillentos (cuadro1). Estas caractersticas, sumadas a los anlisis de laboratorio (cuadro 2), permitieron clasificar el suelo como un Lithic UstorthentsUso de la radiacin solarLos resultados se muestran en lafigura 1e indican que el pasto rhodes fue ms eficiente en el uso de la radiacin al producir 1,77 g MS MJ-1de radiacin interceptada. La alfalfa, en este caso, present la menor eficiencia en el uso de la radiacin con un valor de 1,17. En trminos generales la eficiencia en el uso de la radiacin por el pasto rhodes fue 28,25 y 33,68% superior a la del pasto nativo y alfalfa respectivamente. Estos resultados coinciden con los reportados por Sinclair y Muchow (13), quienes indicaron que las gramneas son ms eficientes en el uso de la radiacin para formar biomasa, ya que las leguminosas utilizan gran parte de la radiacin interceptada para formar otros compuestos como las protenas. El pasto rhodes fue el que present mayor eficiencia en el uso de la radiacin fotosinteticamente activa, debido principalmente a su alta conversin de energa a biomasa y a su mayor rea foliar expuesta. Al respecto, Uresti (16), menciona que la intercepcin de la radiacin por parte de los cultivos depende estrictamente de su rea foliar verde y Andradeset al.(1), indican quePanicun maximunpresent mayor eficiencia en el uso de la radiacin solar que laBrachiaria brizanthay laBrachiaria decumbenscomo resultado del incremento de su rea foliar. As mismo Kiniryet al.(7), sealan que la intercepcin de la radiacin solar depende del rea foliar, por lo que los valores de IPAR en los cultivos decrecen considerablemente con la edad.Cuadro 1. Descripcin del perfil de sueloProfundidadHorizonteCaractersticas del horizonte

0 - 8ApColor pardo (10 YR 5/3 ) en seco y pardo oscuro (10 YR 3/3 ) en hmedo. Textura franco, estructura de bloques subangulares bien desarrollada, consistencia dura en seco, plstica y pegajosa en hmedo, permeabilidad lenta, races delgadas abundantes y medias pocas, pocos poros finos y medios escasos. Depsito de excremento en los poros, fisuras pocas de 3-5 mm de grosor, presencia de hormigas. Sin reaccin al HCl y ligera al H2O2 en fro, transicin horizontal y marcada por color.

8 - 31/36AColor gris (10 YR 5/1) en seco y pardo muy oscuro grisceo (10 YR 3/2) en hmedo, textura franco arcillosa, estructura de bloques subangulares bien desarrollada, consistencia ligeramente dura en seco y pegajosa en hmedo, permeabilidad lenta, races delgadas abundante, medias y gruesas pocas. Pocos poros finos y discontinuos, fisuras pocas < 3 mm. Sin reaccin al HCl y mediana a H2O2 en fro. Transicin ondulada y marcada por color.

31/36 41/45ACColor gris (10 YR 5/1) en seco y pardo muy oscuro grisceo (10 YR 3/2) en hmedo, Textura franco arcillosa, estructura de bloques subangulares bien desarrollada, consistencia ligeramente dura en seco y pegajosa en hmedo, permeabilidad lenta. Races delgadas abundante, medias y gruesas pocas, pocos poros finos y discontinuos, fisuras pocas < 3 mm, sin reaccin al HCl y mediana a H2O2 en fro. Transicin ondulada y marcada por color.

41/45 58CrtColor gris (10YR 6/1) en seco y pardo muy oscuro grisceo (10YR 3/2) en hmedo, textura arcillosa, estructura de bloques subangulares bien desarrollada, consistencia muy dura en seco y plstica y pegajosa en hmedo, permeabilidad moderada. Races finas escasas, pocos poros finos discontinuos, revestimientos arcillosos. Sin reaccin al HCl y media al H2O2 en fro. Transicin ondulada y marcada por color.

58 - 71/73Crt2Color gris claro pardusco (10YR 6/2) en seco y pardo amarillento (10 YR 5/4) en hmedo, Textura arcillosa, estructura de bloques subangulares bien desarrollada, consistencia dura en seco y plstica en hmedo, permeabilidad moderada. Races finas escasas, pocos poros finos discontinuos, revestimientos arcillosos y depsitos de Mn intragregados. Sin reaccin al HCl y ligera al H2O2 en fro. Transicin ondulada y tenue.

71/73 - 89/90Crt3Color gris claro pardusco (10YR 6/2) en seco y pardo amarillento (10 YR 5/4) en hmedo, textura arcillosa, estructura de bloques subangulares bien desarrollada, consistencia dura en seco y plstica en hmedo, permeabilidad moderada. Races finas escasas, pocos poros finos discontinuos, revestimientos arcillosos y depsitos de Mn intragregados. Sin reaccin al HCl y ligera al H2O2 en fro, Transicin ondulada y tenue.

89/90 105CColor pardo muy plido (10 YR 7/4) en seco y pardo amarillento oscuro (10 YR 3/6) en hmedo, textura arcillo limosa, estructura de bloques subangulares moderadamente desarrollada, consistencia muy dura en seco y plstica y pegajosa en hmedo, permeabilidad moderada. Races finas raras y muertas, poros finos escasos y presencia de Mn en las caras de los agregados. Sin reaccin al HCl y media al H2O2 en fro.

Cuadro 2. Determinaciones de laboratorio para clasificar el perfil de sueloColorCationes solubles

Prof cmpHsecohmedoCE dS m-1Na meq l-1K meq l-1Ca meq l-1Mg meq l-1

0-86,610YR 5/310YR 3/30,340,270,229,601,00

8-317,210 YR 5/110YR 3/20,280,740,164,005,20

31-417,310YR 6/210YR 4/40,280,970,115,001,40

41-587,410YR 6/110YR 3/20,260,810,113,402,40

58-717,010YR 6/210YR 5/40,321,080,123,501,50

71-897,010YR 6/210YR 5/40,601,530,168,001,00

89-1056,810YR 7/410YR 3/60,611,480,177,501,70

Cationes intercambiables

Prof cmCIC cmol kg-1CO3 %MO %CO %Na cmol kg-1K cmol kg-1Ca cmol kg-1Mg cmol kg-1

0-824,380,491,250,730,100,4210,726,08

8-3134,340,611,751,020,370,8618,724,64

31-4136,250,882,131,240,680,6620,801,60

41-5836,040,581,500,870,860,9924,002,40

58-7132,440,361,380,800,720,7818,884,32

71-8937,310,451,500,870,680,7818,723,04

89-10543,460,761,751,020,901,1022,401,92

Anlisis mecnico

Prof cmPSB %Da Mg m-3arena %arcilla %limo %Clase texturalP ppmHumedad %

0-858,361,6237,8015,5946,61franco< 2505,77

8-3171,591,6414,3038,7946,91fr. arc. Limoso< 25023,17

31-4165,501,7031,3029,9938,71fr. Arcilloso< 25021,51

41-5878,391,707,7049,9942,31arc. Limoso< 25029,34

58-7176,181,7015,7048,3935,91arcilloso< 25028,00

71-8962,241,6520,6034,7944,61fr. Arcilloso< 25024,19

89-10560,571,5913,4031,5955,01fr. Arc. limoso< 25024,19

Prof = Profundidad CE= Conductividad elctrica CIC= Capacidad de intercambio catinicoCO3= Carbonatos totales MO = Materia orgnica CO = Carbono orgnicoDa = Densidad aparente P= Fsforo soluble en cido ctrico PSB = Porcentaje de saturacin de basesFigura 1. Uso eficiente de la radiacin solar en acumulacin de materia seca

Al comparar los valores de uso eficiente de la radiacin solar (RUE) observados con los valores simulados, encontramos que para el caso de estas pasturas, los valores simulados fueron superiores a los observados, lo que indica que el modelo EPIC sobreestim los valores de RUE. La mayor aproximacin de los valores simulados con los observados correspondi al pasto nativo (figura 2), de tal manera que se puede afirmar que, en las condiciones propias de esta cuenca, el programa EPIC, es ms efectivo en la simulacin del uso eficiente de la radiacin por este pasto nativo comparado con el pasto rhodes y con la alfalfa. Al respecto, Santamaraet al.(11), indican que los rendimientos en materia seca de la alfalfa se relacionan significativa-mente con los estimados con el modelo EPIC, con una r = 0,92 y P